2.2 奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖

在實際生產(chǎn)中，大多數(shù)工藝是在連續(xù)冷卻的情況下進行的，過冷奧氏體在連續(xù)冷卻過程中發(fā)生各類相變。連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變既不同于等溫轉(zhuǎn)變，又與等溫轉(zhuǎn)變有著密切的聯(lián)系。連續(xù)冷卻時，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變是在一個溫度范圍內(nèi)發(fā)生的，各種相變往往相繼出現(xiàn)，甚至重疊發(fā)生，得到的組織往往很復(fù)雜，不均勻。

連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過程可以看成是由無數(shù)個微小的等溫過程連接而成的，連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變就是在這些微小的等溫過程中孕育、長大的。

奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖也可用熱分析法、金相法、膨脹法測定。應(yīng)用熱模擬機可較快地測得鋼的奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖。

奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖與奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖不同，圖2-15所示為共析鋼的奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖與奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的比較，圖中實線為奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖，虛線為奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖。二者的主要區(qū)別有以下幾個方面：

1）等溫轉(zhuǎn)變在整個轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)都能發(fā)生，只是孕育期有長有短；而連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變卻有所謂不發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度范圍，如圖2-15中轉(zhuǎn)變終止線以下的200～450℃。

2）奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖比奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖向右下方移動，說明連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變發(fā)生在更低的溫度和需要更長的時間。

3）共析鋼和過共析鋼在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中不發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，只發(fā)生珠光體分解和馬氏體相變。如圖2-15所示，當(dāng)冷卻速度大于v_c時，即使與奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖相交，室溫組織中也沒有珠光體，只有馬氏體；而冷卻速度小于v_c′時，室溫組織得到珠光體，冷卻速度在v_c和v_c′之間時，則得到珠光體＋馬氏體的整合組織。

圖2-16分別示出了40鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖和奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖^[6]。由圖2-16中可見，兩個轉(zhuǎn)變曲線的形狀和位置不同。

1）在奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖中不發(fā)生貝氏體相變。

2）開始線和終了線均向右下方移動。

3）連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時析出先共析鐵素體，然后進行偽共析，轉(zhuǎn)變?yōu)閭沃楣怏w組織；而奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖中有先共析鐵素體析出線，而且在中溫區(qū)析出貝氏體鐵素體，發(fā)生貝氏體相變。

4）馬氏體點Ms相同，但終了點不同，連續(xù)冷卻時Mf點移向較低溫度，如90％馬氏體轉(zhuǎn)變量的溫度降低到100℃以下。

圖2-15 共析鋼的奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖與等溫轉(zhuǎn)變圖比較

圖2-16 40鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖和奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖

a）等溫轉(zhuǎn)變圖（w_C＝0.44％，w_Si＝0.22％，w_Mn＝0.66％，w_Cr＝0.15％）

b）連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖（w_C＝0.43％，w_Si＝0.24％，w_Mn＝0.68％，w_Cr＝0.13％）

合金鋼在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中一般有貝氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生，但由于貝氏體相變區(qū)與珠光體分解區(qū)往往分離，使得合金鋼的奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖更加復(fù)雜。合金鋼的奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖總是位于奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的右下方。圖2-17所示為40Cr鋼的奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖^[6]，在其化學(xué)成分中主要是增加了鉻。40Cr鋼在連續(xù)冷卻中有貝氏體相變發(fā)生，在550℃以上有共析分解，轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體＋珠光體的整合組織；而冷卻到550℃以下時則發(fā)生貝氏體相變。與圖2-16相比，顯然鉻提高了共析分解溫度。

亞（過）共析鋼在A₃（A_cm）溫度以上奧氏體化時，若以較低的冷卻速度冷卻，有先共析鐵素體（先共析滲碳體）析出，則相應(yīng)地在其奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖上存在一條先共析相的析出線，如圖2-17所示。在這種情況下，亞共析鋼由于鐵素體的析出，使尚未轉(zhuǎn)變的過冷奧氏體中含碳量增加，導(dǎo)致隨后的馬氏體相變開始溫度較低。40Cr鋼的馬氏體點（Ms）為355℃，但在連續(xù)冷卻時，由于已經(jīng)有先共析鐵素體和貝氏體鐵素體析出，余下的奧氏體中含碳量提高，則其馬氏體點較低，從圖2-17中可見有一條馬氏體點逐漸降低的線。

圖2-17 40Cr鋼的奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖（奧氏體化溫度為840℃，w_C＝0.44％，w_Si＝0.22％，w_Mn＝0.8％，w_Cr＝1.04％，w_Ni＝0.26％）

相反，對于過共析鋼，若在馬氏體相變之前析出碳化物，則馬氏體點逐漸升高。

若以大于臨界冷卻速度的速度冷卻，先共析鐵素體或先共析滲碳體來不及析出，則發(fā)生偽共析，轉(zhuǎn)變?yōu)閭沃楣怏w組織。

連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變在一個溫度范圍內(nèi)發(fā)生，在連續(xù)冷卻過程中，過冷奧氏體可能經(jīng)歷高溫區(qū)、中溫區(qū)、低溫區(qū)，按照轉(zhuǎn)變貫序發(fā)生一系列相變，冷卻初期和后期的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物不同，幾種相變產(chǎn)物組成復(fù)雜的整合組織。